壓力容器安全操作技術(shù)課件

壓力容器的安全附件第一頁第二頁，共84頁。第一章壓力容器基本知識第一節(jié)壓力容器簡介一、壓力垂直作用在物體表面上的力叫做壓力。二、壓力容器的定義是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1ＭPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5ＭPa*L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱壓力大于等于0.2ＭPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0ＭPa*L的氣體、液化氣體和最高工作溫度等于或者低于60℃液體的氣瓶；氧艙等。壓力容器包括其附屬的安全附件、安全保護裝置和與安全保護裝置相關(guān)的設(shè)施。

三、壓力容器的壓力源分為二類：一類是氣體的壓力在容器外產(chǎn)生或增大，另一類是氣體的壓力在容器內(nèi)產(chǎn)生或增大。（一）在容器外產(chǎn)生或增大的氣體壓力。其壓力源一般為氣體壓縮機或蒸汽鍋爐。（二）在容器內(nèi)產(chǎn)生或增大的氣體壓力。其原因有：1）容器內(nèi)介質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生改變；2)氣體介質(zhì)在容器內(nèi)受熱、溫度急劇升高；3）介質(zhì)在容器內(nèi)發(fā)生體積增大的化學(xué)反應(yīng)等。第二頁第三頁，共84頁。第二節(jié)壓力容器的工藝參數(shù)

壓力容器的工藝參數(shù)是由生產(chǎn)的工藝要求確定的，是進行壓力容器設(shè)計和安全操作的主要依據(jù)。主要工藝參數(shù)是壓力和溫度。

一、壓力

1.工作壓力也稱操作壓力,系指容器頂部在正常工藝操作時的壓力(即不包括液體靜壓力).

2.最高工作壓力：系指容器頂部在工藝操作過程中可能產(chǎn)生的最大表壓力（即不包括液體靜壓力）壓力超過此值時,容器上的安全裝置就要動作.容器最高工作壓力的確定與工作介質(zhì)有關(guān),如容規(guī)對盛裝液化氣體容器的最高工作壓力,根據(jù)不同情況作出以下三條具體規(guī)定:

1)盛裝臨界溫度高于50℃的液化氣體的容器,如有可靠的保冷措施,其最高工作壓力應(yīng)為所盛裝氣體在可能達到的最高工作溫度的飽和蒸氣壓力;無保冷措施,其最高工作壓力不得低于50℃時的飽和蒸氣壓力.2)盛裝臨界溫度低于50℃的液化氣體的容器,如有可靠的保冷措施并能確保低溫貯存的,其最高工作壓力不得低于試驗實測的最高工作溫度下的飽和蒸氣壓力;沒有試驗實測數(shù)據(jù)或沒有保冷措施的容器,其最高工作壓力不得低于所裝介質(zhì)在規(guī)定的最大充裝量和50℃時的氣體壓力.

第三頁第四頁，共84頁。3)盛裝混合液化石油氣的容器,其50℃時的飽和蒸氣壓力低于異丁烷在50℃時的飽和蒸氣壓時,取50℃時異丁烷的飽和蒸氣壓力為最高工作壓力;如高于50℃時異丁烷的飽和蒸汽壓時,取50℃時丙烷的飽和蒸氣壓為最高工作壓力;如高于50℃時丙烷的飽和蒸汽壓時,取50℃時丙烯的飽和蒸氣壓為最高工作壓力.3.設(shè)計壓力系指在相應(yīng)設(shè)計溫度下用以確定容器計算壁厚及其元件尺寸的壓力。一般設(shè)計壓力等于或略高于最高工作壓力?！朵撝剖突毫θ萜髟O(shè)計規(guī)定》提出了以下幾種確定設(shè)計壓力的方法：1)當(dāng)容器上裝有安全泄放裝置時，取安全泄放裝置的開啟壓力作為設(shè)計壓力。2）當(dāng)單個容器上無安全泄放裝置，而在工藝系統(tǒng)中裝有安全泄放裝置時，可根據(jù)容器在系統(tǒng)中的工作情況，以最高工作壓力增加適當(dāng)裕度作為設(shè)計壓力。裕度取值并無明文規(guī)定，但多數(shù)設(shè)計者往往取最高工作壓力的1.05～1.1倍為設(shè)計壓力。3）當(dāng)容器為爆炸性介質(zhì)時，容器的設(shè)計壓力根據(jù)介質(zhì)特性、爆炸前的瞬時壓力，爆破膜的破壞壓力以及爆破膜的排放面積與容器中氣相容積之比等因素作特殊考慮。爆破膜的實際爆破壓力與額定爆破壓力之差，應(yīng)在±5﹪范圍之內(nèi)。實際上，對于這種工況，國內(nèi)設(shè)計多取最高工作壓力的1.15～1.3倍作為設(shè)計壓力。4）對裝有液化氣體的容器，應(yīng)根據(jù)充裝系數(shù)和可能達到的最高溫度確定設(shè)計壓力。第四頁第五頁，共84頁。5）外壓容器，應(yīng)取不小于在正常工作過程中任何時間內(nèi)可能產(chǎn)生的最大內(nèi)外壓力差為設(shè)計壓力。6）真空容器，按外壓容器設(shè)計，當(dāng)裝有安全控制裝置時，取最大內(nèi)外壓力差的1.25倍或0.1Mpa兩者中較小者為設(shè)計壓力。

《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的設(shè)計壓力定義系指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。

超壓泄放裝置動作壓力：1）裝有超壓泄放裝置的壓力容器，超壓泄放裝置的動作壓力不得高于壓力容器的設(shè)計壓力。2）對于設(shè)計圖樣中注明最高允許工作壓力的壓力容器，允許超壓泄放裝置的動作壓力不高于該壓力容器的最高允許工作壓力。二、溫度1.介質(zhì)溫度系指容器內(nèi)工作介質(zhì)的溫度，可以用測溫儀表測得。2.設(shè)計溫度壓力容器的設(shè)計溫度不同于其內(nèi)部介質(zhì)可能達到的溫度，系容器在正常工作過程中，在相應(yīng)設(shè)計壓力下，表壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。

第五頁第六頁，共84頁?！朵撝剖突毫θ萜髟O(shè)計規(guī)定》中對設(shè)計溫度的選取有如下規(guī)定：１）當(dāng)容器的各個部位在工作過程中可能產(chǎn)生不同溫度時，可取預(yù)計的不同溫度作為各相應(yīng)部位的設(shè)計溫度。2）對有內(nèi)保溫的容器，應(yīng)作壁溫計算或以工作條件相似容器的實測壁溫作為設(shè)計溫度，并需在容器壁上設(shè)置測溫點或涂以超溫顯示劑。這里值得注意的是，只有當(dāng)殼壁或元件金屬的溫度低于-20℃時，才按最低溫度確定設(shè)計溫度。除此之外，設(shè)計溫度一律按最高溫度選取?！豆潭ㄊ綁毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》中設(shè)計溫度是指壓力容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值），設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。第六頁第七頁，共84頁。第三節(jié)壓力容器的分類《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中新分類方法的原則：

針對1999版容規(guī)分類方法的不足，根據(jù)國內(nèi)壓力容器設(shè)計、制造和檢驗檢測的現(xiàn)狀，擬在新容規(guī)中提出新的壓力容器分類方法，其分類原則為：

1）與原分類相銜接根據(jù)危險程度的不同，仍將壓力容器劃分為三類?？紤]到第Ⅲ類壓力容器設(shè)計、制造及監(jiān)管與第Ⅰ類、第Ⅱ類壓力容器的差別較大，為降低因分類方法改變而增加的管理成本，按新容規(guī)和99版容規(guī)分類方法得到的第Ⅲ類容器比例不應(yīng)當(dāng)有太大的差異。

2）分類簡單唯一與歐盟承壓調(diào)備分類的指導(dǎo)思想接軌，由設(shè)計壓力、容積和介質(zhì)危害性三個因素決定壓力容器分類，不再考慮容器在生產(chǎn)過程中的作用、材料強度等級、結(jié)構(gòu)形式等因素，簡化分類方法，強化按危險分類原則，從單一理念上對壓力容器進行分類監(jiān)管，突出本質(zhì)安全思想。根據(jù)危險程度的不同，利用設(shè)計壓力和容積在不同介質(zhì)分組坐標(biāo)圖上查明取相相應(yīng)的類別，簡單易行、科學(xué)合理、準(zhǔn)確唯一。

3）小容積容器統(tǒng)一劃入第Ⅰ類容積小于25L或者內(nèi)直徑（對非圓形截面，指寬度、高度或者對角線，如矩形為對角線，橢圓為長軸）小于150mm的小容積壓力容器，特別是容積小于或者等于1L的壓力容器，主要用于實驗室工藝試驗研究和測試分析。這類小容積的容器統(tǒng)一劃分為第Ⅰ類壓力容器。第七頁第八頁，共84頁。新的壓力容器分類方法影響因素1、設(shè)計壓力：指設(shè)定的容器頂部最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。2、容積：指壓力容器的幾何容積，即由設(shè)計圖樣標(biāo)注的尺寸計算（不考慮制造公差）并且圓整。一般應(yīng)當(dāng)扣除永久連接在容器內(nèi)部的內(nèi)件的體積。3、介質(zhì)分組：壓力容器的介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體，按其毒性危害程度和爆炸危險程度分為兩組。1）第一組介質(zhì)：毒性危害程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。2）第二組介質(zhì)：除第一組介質(zhì)以外的介質(zhì)。介質(zhì)危害性指壓力容器在生產(chǎn)過程中因事故致使介質(zhì)與人體大量接觸，發(fā)生爆炸或者因經(jīng)常泄漏引起職業(yè)性慢性危害的嚴重程度，用介質(zhì)毒性程度和爆炸危害程度表示。

第八頁第九頁，共84頁。

易爆介質(zhì):指氣體或者液體的蒸汽、薄霧與空氣混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10﹪，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20﹪的介質(zhì)。

具體介質(zhì)毒性危害程度和爆炸危險程度按HG20660-2000《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類》確定；HG20660沒有規(guī)定的，參照GB5044-1985《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的原則，由壓力容器設(shè)計者決定介質(zhì)組別。基本分類：壓力容器分類應(yīng)當(dāng)先按照介質(zhì)特性，按照以下要求選擇分類圖，再根據(jù)設(shè)計壓力和容積，標(biāo)出坐標(biāo)點，確定容器類別。1）第一組介質(zhì)，壓力容器分類見圖1-12）第二組介質(zhì)，壓力容器分類見圖1-2第九頁第十頁，共84頁。第十頁第十一頁，共84頁。第十一頁第十二頁，共84頁。第十二頁第十三頁，共84頁。第四節(jié)壓力容器常用的鋼材制造壓力容器種類較多，有金屬材料和非金屬材料，黑色金屬和有色金屬等，但目前絕大多數(shù)的壓力容器是鋼制的。

選材的原因：

壓力容器是在承壓狀態(tài)下工作的，有些同時還要承受高溫或腐蝕介質(zhì)的作用，因此工作條件較差，易產(chǎn)生變形、腐蝕和疲勞。此外，在制造壓力容器時，為了獲得所需的幾何形狀，鋼材還需彎卷、沖壓、焊接等冷熱成形加工，將產(chǎn)生加工殘余應(yīng)力及缺陷。由于這些原因，壓力容器要比其他一般的機械設(shè)備容易損壞。為了保證壓力容器安全運行，正確選用鋼材是一個重要的因素。一、對選用鋼材的要求：用來制造壓力容器的鋼材應(yīng)能適應(yīng)鋼材應(yīng)能適應(yīng)容器的操作條件（如溫度、壓力、介質(zhì)特性等），并有利于容器的加工制造和質(zhì)量保證。具體選用時，重點應(yīng)考慮鋼材的力學(xué)性能、工藝性能和耐腐蝕性。第十三頁第十四頁，共84頁。（一）力學(xué)性能

用于壓力容器的鋼材主要強調(diào)其強度、塑性、韌性三個性能指標(biāo)。1、強度

對于某一種材料，所能承受的應(yīng)力有一定的限度，超過了這個限度，物體就會破壞，這一限度就稱為強度。在此，我們也可以將物體的強度簡單說成能承受外力和內(nèi)力作用而不破壞的能力。1）抗拉強度：指鋼材試樣在拉伸試驗中，拉斷前所能承受的最大應(yīng)力。2）屈服極限（屈服強度）：指試樣在拉伸過程中，拉力不增加（甚至有所下降），還繼續(xù)顯著變形時的最小應(yīng)力。3）蠕變極限:系指在一定溫度和恒定拉力負荷下，試樣在規(guī)定的時間間隔內(nèi)的蠕變變形量或蠕變速度不超過某規(guī)定值時的最大應(yīng)力。例如：σtn是指在t℃溫度條件下，經(jīng)過10萬小時后總變形量為1﹪的蠕變極限。4）持久強度：對于壓力容器來講，失效的形式主要是破壞而不是變形，所以要有一個能更好地反映高溫元件失效的強度指標(biāo)—持久強度。持久強度是指試樣在給定溫度下，經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂的應(yīng)力。在〈設(shè)計規(guī)定〉中用σtD表示，即t℃溫度下同，經(jīng)過10萬小時而斷裂的應(yīng)力。2、塑性系指金屬材料發(fā)生塑性變形的性能。壓力容器在制造過程中要經(jīng)受彎卷、沖壓等成形加工，要求用于制造壓力容器的鋼材具有較好的塑性。以防止壓力容器在使用過程中因意外超載而導(dǎo)致破壞，也便于加工。這些第十四頁第十五頁，共84頁。因為塑性好的鋼材在破壞以前一般都會產(chǎn)生較明顯的塑性變形，不但易于發(fā)現(xiàn)，且可松馳局部超應(yīng)力而避免斷裂。塑性指標(biāo)包括伸長率和斷面收縮率3、韌性

為了防止或減少壓力容器發(fā)生脆性破壞（在較低的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生無顯著塑性變形的破壞），要求壓力容器用鋼材在使用溫度下有較好的韌性（aK:一定尺寸和形狀的試樣在規(guī)定類型的試驗機上受沖擊負荷折斷時，試樣槽口處單位面積上所消耗的沖擊功），表征材料抵抗沖擊功的性能（用以缺口的沖擊試樣作沖擊試驗測得）。（二）工藝性能

壓力容器大多數(shù)是用鋼板滾卷和沖壓后焊接制成的，所以要求壓力容器要具有良好的工藝性能，即具有冷塑性變形能力和可焊性。前者可以通過控制塑性指標(biāo)得到保證；而可焊性是取決于鋼材的含碳量（對碳鋼）和碳當(dāng)量（合金鋼）。可焊性指鋼材在規(guī)定的焊接工藝條件下，能否得到質(zhì)量優(yōu)良的焊接接頭的性能。在焊接中或焊接后易發(fā)生裂紋的鋼材可焊性差。為了保證焊接質(zhì)量，壓力容器用鋼需選用可焊性好的鋼材。碳鋼和普通低合金鋼其含碳量分別小于0.3﹪和0.25﹪時，一般都具有良好的可焊性。合金鋼，特別是高強度合金鋼由于加入了較多的合金元素，其可焊性與含碳量和合金元素的會計師有關(guān)，目前常用碳當(dāng)量Cd（將鋼中的碳含量與合金元素含量折算成相當(dāng)?shù)奶己康目偤停┳鳛樵u價指標(biāo)。第十五頁第十六頁，共84頁。

Cd=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(﹪)式中：Cd—碳當(dāng)量，﹪；C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu等成分的含量，﹪。經(jīng)驗表明：當(dāng)Cd﹤0.4﹪時，可焊性良好，焊接時不預(yù)熱；當(dāng)Cd=0.4﹪～0.6﹪時，鋼材的淬硬傾向增大，焊接時需采用預(yù)熱等技術(shù)措施；當(dāng)Cd＞0.6﹪時，屬于可焊性差或較難焊的鋼材，焊接時需采用較高的預(yù)熱溫度和嚴格的工藝措施。

之所以要特別注意材料的可焊性（特別是對合金鋼），主要是防止產(chǎn)生焊接裂紋。因為一直到目前為止，裂紋仍然被認為是壓力容器中不允許存在的最危險的缺陷。不地，焊接裂紋產(chǎn)生的因素很多，除了碳當(dāng)量這個主要因素外，焊縫金屬中氫的含量、鋼板厚度等也有較大的影響。選用鋼材時，不但要考慮使用要求和加工工藝要求，注意到安全可靠性和工藝性，還要考慮我國的資源條件和鋼材冶制特點，從我國國情出發(fā)，注意到經(jīng)濟性。

第十六頁第十七頁，共84頁。（三）耐腐蝕性金屬材料的耐蝕性（一般腐蝕，或稱連續(xù)腐蝕）通常是根據(jù)腐蝕速度來評定的。在化工容器中，一般采用三級標(biāo)準(zhǔn)：金屬在介質(zhì)中的腐蝕速度小于0.1mm/年時，耐蝕性良好；腐蝕速度在0.1～1mm/年時為耐蝕性一般；腐蝕速度大于1mm/年時，耐蝕性差。各種腐蝕介質(zhì)對常用鋼材的腐蝕速率可查閱腐蝕手冊。對壓力容器來說，一般連續(xù)腐蝕的現(xiàn)象是比較少見的，常見的是斑點腐蝕、麻坑腐蝕，而最嚴重、最危險的是晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。這些腐蝕不但與介質(zhì)的種類有關(guān)，而且與使用條件（溫度、壓力、含有雜質(zhì)等）有更密切的關(guān)系。例如：有些氣體在常溫下對材料沒有腐蝕，而在高溫下卻嚴重腐蝕；有些氣體干燥時不腐蝕，含有水份時嚴重腐蝕等。所以選用制造壓力容器的材料時，必須根據(jù)所用介質(zhì)在正常操作條件下，甚至是在可能發(fā)生的最不利條件下的腐蝕性來進行考慮。必要時應(yīng)通過模擬試驗嚴格遵照執(zhí)行。二、壓力容器常用鋼材及其使用范圍（一）低碳鋼含碳量在0.25﹪以下，還含有錳、硅、磷、硫等元素。其具有良好的塑性和韌性，便于進行各種冷熱加工；可焊性良好，易于獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。低碳鋼雖然強度低，但采用適當(dāng)?shù)谋诤窨蓾M足低、中壓元件及部分高壓元件對強度的要求。低碳鋼價格便宜、經(jīng)濟性好，是壓力容器中使用最多的鋼材，尤以20號鋼板及鋼管使用最為廣泛。第十七頁第十八頁，共84頁。（二）低合金高強度鋼

壓力容器中使用的低合金高強度鋼，主要是鋼板，用于制造高壓及高壓的容器。其含碳量一般不大于0.25﹪，屬于低碳低合金鋼。主要依靠合金元素來強化鋼材，改善和提高鋼材性能。主要合金元素是錳或者錳和鉬，其他合金元素還有釩、鈦、鈮、硼等。由于強度提高，可以使承壓部件的厚度顯著減小。壓力容器常用的低合金高強度鋼有16Mn、15MnV、18MnMoNb等。（三）耐熱鋼壓力容器采用的耐熱鋼主要是鉬和鉻鉬熱強鋼，用于制造承受高溫的過熱器、再熱器、蒸汽集箱、蒸汽管道等零部件，因而主要為鋼管。耐熱鋼除具有良好的常溫機械性能和工藝性能外，還具有良好的高溫性能，即在高溫下有足夠的強度，有一定防止氧化和腐蝕的能力，又有長期組織穩(wěn)定性。耐熱鋼中的合金元素除鉻、鉬外，還有釩、鎢、硼等，目前常見的鋼種有12CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB等。第十八頁第十九頁，共84頁。三、使用性能要求使用性能主要包括以下幾個方面：（一）鋼材應(yīng)具有較高的強度、包括常溫及使用溫度下的強度。（二）鋼材應(yīng)具有良好的塑性、韌性和較低的時效敏感性。（三）鋼材應(yīng)具有較低的缺口敏感性。缺口敏感性是指在帶有一定應(yīng)力集中的缺口條件下，材料抵抗裂紋擴展的能力。容器上往往要開孔并焊接管接頭。容易造成應(yīng)力集中，故要求鋼材的缺口敏感性應(yīng)低一些。（四）鋼材應(yīng)具有良好的抗腐蝕性能及組織穩(wěn)定性。第十九頁第二十頁，共84頁。第五節(jié)壓力容器的應(yīng)力及其對安全的影響壓力容器在運行過程中，一般都要承受各種載荷的作用。其中比較常見的是壓力載荷、重力載荷、溫度載荷、風(fēng)載荷和地震載荷等。這些載荷都可能會使容器器壁產(chǎn)生整體的或局部的變形，并相應(yīng)的產(chǎn)生各種應(yīng)力。一、各種載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力（一）由壓力而產(chǎn)生的應(yīng)力

壓力容器在壓力載荷下會發(fā)生變形，并產(chǎn)生應(yīng)力。同樣的載荷，例如承受相等的內(nèi)應(yīng)力，不但在不同形狀的殼體中產(chǎn)生大小不同的應(yīng)力，而且在同一殼體的不同部位上所產(chǎn)生的應(yīng)力的大小及性質(zhì)（例如是整體的還是局部的）也各不相同。容器在承載時應(yīng)力的大小及性質(zhì)都與容器安全有密切關(guān)系。壓力是壓力容器最主要的載荷，受內(nèi)壓的容器，由于殼體在壓力作用下要向外擴張，所以在器壁上總是要產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，這一應(yīng)力又稱為薄膜應(yīng)力。由壓力而產(chǎn)生的應(yīng)力則是確定容器壁厚的主要因素，對大多數(shù)容器來說往往是唯一的因素。（二）由重力而產(chǎn)生的應(yīng)力壓力容器本體就具有一定的重量，通常稱為容器的自重。此外，容器內(nèi)的工作介質(zhì)、工藝裝置附件以及容器外的其他附加裝置、如保溫裝置、襯里、管道、扶梯、平臺等也有較大的重量。所有這些重量作用在器壁上也會使器壁產(chǎn)生應(yīng)力。壓力容器往往需要采用設(shè)計合格的支座來支撐和固定。如臥式容器常用的鞍式支座，殼體橫臥在兩個支座上，由于重量的作用而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。第二十頁第二十一頁，共84頁。（三）由溫度而引起的應(yīng)力壓力容器在使用過程中，由于溫度變化也會引起應(yīng)力。熱脹冷縮是物體的固有特性，如果物體的溫度發(fā)生了變化，而它又受到相鄰部分或其他物體的牽制約束而不能自由地?zé)崦浝淇s，則此物體內(nèi)部就會產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力。例如，厚壁容器壁內(nèi)外二面溫度不一樣，存在著溫差，如果內(nèi)壁溫度高于外壁，則內(nèi)壁要膨脹就會受到外壁的約束而不能自由膨脹，這樣就產(chǎn)生了溫度應(yīng)力（溫差應(yīng)力）。又如，具有襯里或由復(fù)合鋼板制成的容器，由于材料的熱膨脹系數(shù)不同也會產(chǎn)生溫度應(yīng)力。（四）風(fēng)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力安裝在室外的塔器，大多數(shù)是支承式的，在風(fēng)力作用下，塔體就會隨風(fēng)向發(fā)生彎曲變形，使迎風(fēng)面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，而背風(fēng)面則產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。

除上述載荷引起的應(yīng)力外，還有地震力等其他載荷使容器壁產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。第二十一頁第二十二頁，共84頁。二、應(yīng)力對容器安全的影響不同的載荷使容器壁產(chǎn)生的應(yīng)力，或者由同一種載荷在容器各部位引起不同類型的應(yīng)力，對容器安全的影響是不一樣的。（一）由壓力產(chǎn)生的應(yīng)力對安全的影響由內(nèi)壓產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力均勻分布在容器壁的整個截面上，它使容器發(fā)生整體變形，且隨著應(yīng)力增大容器變形加劇，當(dāng)這一應(yīng)力達到材料的屈服極限時，容器器壁即產(chǎn)生顯著的塑性變形，若應(yīng)力繼續(xù)增大，容器則因過度的塑性變形而最終破裂。由容器內(nèi)的壓力而產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力就是這樣一種應(yīng)力。因其能直接導(dǎo)致容器的破壞，所以是影響容器安全的最危險的一種應(yīng)力。（二）由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力對安全的影響壓力容器，特別是化工、石油化工、核工業(yè)用的壓力容器，有一些是在高溫或低溫的條件下運行的。例如鍋爐或化工反應(yīng)容器，部件的溫度可高達1000℃，甚至更高些，而深冷工業(yè)用的低溫容器有的可低至-200℃以下。這些容器或其部件在溫度遠高于或遠低于常溫時，如果它的熱變形受到外部限制或本身溫度分布不均勻，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力。這種應(yīng)力有時可以達到很高的數(shù)值，造成容器產(chǎn)生過量的塑性變形，甚至斷裂。第二十二頁第二十三頁，共84頁。（三）局部應(yīng)力對安全的影響有些應(yīng)力只產(chǎn)生在容器的局部區(qū)域內(nèi)，如容器的開孔部位，幾何形狀不連續(xù)部位等，也能引起容器變形，當(dāng)應(yīng)力值增大到材料的屈服極限時，局部地方可能產(chǎn)生塑性變形，但由于相鄰區(qū)域應(yīng)力較低，材料處于彈性變形，使這局部地方的塑性變形受到制約而不能繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)力將重新分布。一般溫度應(yīng)力和總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)處的彎曲應(yīng)力就是這樣一種應(yīng)力。在這種應(yīng)力作用下，容器的加載與缷載循環(huán)次數(shù)不需太多，就會導(dǎo)致容器破壞，因此對容器安全也構(gòu)成重要影響。有些由應(yīng)力集中而產(chǎn)生的局部應(yīng)力，只局限在一個很小的區(qū)域內(nèi)，因為這種應(yīng)力衰減得快，在其周圍附近會很快消失，因受到相鄰區(qū)域的制約，基本上不會使容器產(chǎn)生任何重要變形。如容器壁上的小孔或缺口附近的應(yīng)力集中就是這樣一種應(yīng)力。這種類型的應(yīng)力雖不會直接導(dǎo)致容器破壞，但可使韌性較差的材料發(fā)生脆性破壞，也會使容器發(fā)生疲勞破壞。故對容器的安全也有一定影響。總結(jié)：從以上分析可知，不同應(yīng)力對壓力容器安全的影響雖然不同，但都可能導(dǎo)致容器破壞，為了防止在使用過程中壓力容器早期失效或發(fā)生破裂導(dǎo)致嚴重的破壞事故，對容器在各種載荷下可能產(chǎn)生的種類型的應(yīng)力，都必須加以控制，并把它限制在允許范圍內(nèi)。要做到這一點，除設(shè)計人員精心設(shè)計外，操作人員認真操作，保持工況穩(wěn)定，不超溫、不超壓也是十分重要的。第二十三頁第二十四頁，共84頁。安全閥一、概述安全閥是最常見的安全泄壓裝置。通過閥的自動開啟排出介質(zhì)來降低容器內(nèi)部壓力。

優(yōu)點：只排出超出的壓力，壓力降至安全值以下時，自動關(guān)閉。

缺點：密封性差、泄壓反應(yīng)慢、部分介質(zhì)（粘連、有毒、易發(fā)生急劇升高）不適用第二十四頁第二十五頁，共84頁。安全閥二、工作原理： 安全閥的構(gòu)成：閥座、閥瓣、加載機構(gòu)第二十五頁第二十六頁，共84頁。安全閥三、安全閥的分類 1、按加載機構(gòu)分： 重錘杠桿式和彈簧式 2、按閥瓣開啟高度分： 全啟式和微啟式 3、按氣體排放方式分： 全封閉式、半封閉式、開放式第二十六頁第二十七頁，共84頁。安全閥四、主要性能參數(shù) 公稱壓力、開啟高度、安全閥排放量五、使用的要求 1、由取得資質(zhì)的單位制造或生產(chǎn)的。 2、符合設(shè)計需要 3、對易爆介質(zhì)或毒性程度為極度、高度或中度危害介質(zhì),應(yīng)在安全閥的排出口設(shè)導(dǎo)管,將排放介質(zhì)引至安全地點并進行妥善處理,不得直接排入大氣第二十七頁第二十八頁，共84頁。安全閥的使用要求 4、按規(guī)定設(shè)置整定和回座壓力

（P回≥0.8P，P固啟＜1.2P，1.05P<P移啟<1.1P）

5、杠桿式安全閥應(yīng)有防止重錘自由移動的裝置和限制杠桿越出的導(dǎo)架;彈簧式安全閥應(yīng)有防止隨便擰動調(diào)整螺釘?shù)你U封裝置;靜重式安全閥應(yīng)有防止重片飛脫的裝置. 6、新裝安全閥須經(jīng)校驗、調(diào)試7、一般每年校驗一次第二十八頁第二十九頁，共84頁。安全閥的安裝要求a.安全閥應(yīng)垂直安裝,并應(yīng)裝設(shè)在壓力容器液面以上氣相空間部分,或裝設(shè)在與壓力容器氣相空間相連的管道上.b.壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔,其截面積不得小于安全閥的進口截面積,其短管應(yīng)盡量短而直.c.壓力容器一個連接口上裝設(shè)兩個或兩個以上的安全閥時,則該連接口入口的截面積應(yīng)至少等于這些安全閥的進口截面積總和.第二十九頁第三十頁，共84頁。安全閥的安裝要求d.安全閥與壓力容器之間一般不宜裝設(shè)截止閥.為了實現(xiàn)安全閥的在線校驗,可在安全閥和壓力容器之間裝設(shè)爆破片裝置.如果裝了截止閥,則必須保證容器正常運行期間截止閥必須全開.e.安全閥的裝設(shè)位置應(yīng)便于檢查和維修.第三十頁第三十一頁，共84頁。安全閥的更換七、需要更換的情況a.安全閥的閥芯和閥座密封不嚴且無法修復(fù);b.安全閥的閥芯與閥座粘死或彈簧嚴重腐蝕,生銹;c.安全閥選型錯誤;

第三十一頁第三十二頁，共84頁。安全閥常見故障及排除（一)閥門泄漏設(shè)備在正常壓力下,閥瓣與閥座密封面之間發(fā)生超過允許程度的滲漏.原因和排除方法:1.臟物落在密封面上.可使用提升扳手將閥門開啟幾次,把臟物沖去.2.密封面損傷.根據(jù)損傷程度,采用研磨或車削后研磨的辦法加以修復(fù).第三十二頁第三十三頁，共84頁。安全閥常見故障及排除3.由于裝配不當(dāng)或管道載荷等原因使零件的同心度遭到破壞.應(yīng)重新裝配或排除管道附加的載荷.4.整定壓力降低,與設(shè)備正常工作壓力太接近,以致密封面比壓力過低.應(yīng)根據(jù)設(shè)備強度條件對整定壓力作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.第三十三頁第三十四頁，共84頁。安全閥常見故障及排除5.彈簧松弛從而使整定壓力降低引起閥門泄露.可能由于高溫或腐蝕等原因造成,應(yīng)根據(jù)原因采取更換彈簧,甚至調(diào)換閥門等措施.如果由于調(diào)整不當(dāng)所引起,則必須把調(diào)整螺桿適當(dāng)擰緊.第三十四頁第三十五頁，共84頁。安全閥常見故障及排除(二)閥門震蕩閥門震蕩即閥瓣頻繁啟閉.1.安全閥排放功能過大.應(yīng)當(dāng)選擇額定排放量盡可能接近設(shè)備必須排放量的安全閥或限制閥瓣開啟高度.2.由于進口管道太小或阻力太大致使安全閥排量不足,從而引起震蕩.應(yīng)使進口管內(nèi)徑不小于閥門進口通徑或減少進口管道阻力.第三十五頁第三十六頁，共84頁。安全閥常見故障及排除3.排放管道阻力過大,造成排放時過大的背壓.應(yīng)降低管道阻力.4.彈簧剛度過大.應(yīng)改用剛度較小的彈簧.5.調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)不當(dāng),使回座壓力過高.應(yīng)重新調(diào)整調(diào)節(jié)圈位置.6.安全閥型式選擇不當(dāng).應(yīng)更換安全閥.第三十六頁第三十七頁，共84頁。安全閥常見故障及排除(三)安全閥啟閉不靈活1.調(diào)節(jié)圈調(diào)整不當(dāng),致使安全閥開啟過程拖長或回座遲緩.應(yīng)重新加以調(diào)整.2.內(nèi)部運動零件卡阻,可能是由于裝配不當(dāng)、臟物混入或零件腐蝕等原因造成.應(yīng)查明原因清除之.3.排放管道阻力過大產(chǎn)生較大的背壓.應(yīng)減少排放管道的阻力.第三十七頁第三十八頁，共84頁。安全閥常見故障及排除(四)安全閥不在規(guī)定的初始整定壓力下開啟安全閥調(diào)整好后,其實際開啟壓力相對于整定值有一定的偏差.當(dāng)整定壓力小于0.5MPa時為±0.014MPa;當(dāng)整定壓力≥0.5MPa時為±3%整定壓力.超出這個范圍為不正常.第三十八頁第三十九頁，共84頁。安全閥常見故障及排除(四)安全閥不在規(guī)定的初始整定壓力下開啟1.由于工作溫度變化引起的.a.安全閥在常溫下調(diào)整而用于高溫導(dǎo)致開啟壓力有所降低,可以通過適當(dāng)旋緊螺桿來調(diào)節(jié);b.選型不當(dāng)導(dǎo)致彈簧腔室溫度過高時,則應(yīng)調(diào)換適當(dāng)型號的安全閥.2.由于彈簧腐蝕引起的，應(yīng)更換彈簧.第三十九頁第四十頁，共84頁。安全閥常見故障及排除3.由于背壓變動引起的,當(dāng)背壓變化較大時,應(yīng)選用背壓平衡式波紋管安全閥.4.由于內(nèi)部活動零件卡阻的,應(yīng)檢查消除.第四十頁第四十一頁，共84頁。安全閥常見故障及排除(五)安全閥不能保證完全開啟1.彈簧剛度太大.應(yīng)裝設(shè)剛度較小的彈簧.2.閥座和閥瓣上協(xié)助閥瓣開啟的機構(gòu)設(shè)置不當(dāng),或者調(diào)整圈調(diào)整得不正確.應(yīng)重新調(diào)整之,或者必要時更換其他結(jié)構(gòu)型式得安全閥.3.閥瓣在導(dǎo)向套重得摩擦增加.檢查同軸度與間隙.(六)排放管道震動應(yīng)減少管道彎頭或緊固管道.第四十一頁第四十二頁，共84頁。爆破片爆破片又稱防爆膜、防爆片,是一種斷裂型得泄壓裝置,它利用膜片得斷裂來泄壓.泄壓后爆破片不能繼續(xù)有效使用,壓力容器也被迫停止工作.第四十二頁第四十三頁，共84頁。爆破片一、優(yōu)點：1.適用于漿狀、有粘性、腐蝕性工藝介質(zhì),。2.慣性小,可對急劇升高的壓力迅速作出反應(yīng).3.在發(fā)生火災(zāi)或其他意外時,在主泄壓裝置打開后,可用爆破片作為附加泄壓裝置.4.嚴密無泄漏,適用于盛裝昂貴或有毒介質(zhì)的壓力容器.5.規(guī)格型號多,可用各種材料制造,適應(yīng)性強.6.便于維護更換第四十三頁第四十四頁，共84頁。爆破片二、缺點：1.當(dāng)爆破片爆破時,工藝介質(zhì)損失較大,所以經(jīng)常與安全閥串聯(lián)使用以減少工藝介質(zhì)的損失.2.不宜用于經(jīng)常超壓的場合.3.爆破特性受溫度和腐蝕介質(zhì)的影響.4.一般拉伸型爆破片的工作壓力不宜接近其規(guī)定的爆破壓力,特別是當(dāng)承受的壓力為循環(huán)壓力時第四十四頁第四十五頁，共84頁。爆破片三、結(jié)構(gòu)形式主要由一副夾盤和一塊很薄的膜片組成.夾盤用埋頭螺釘將膜片夾緊,然后裝在容器的接口法蘭上.分三種常見組合:第四十五頁第四十六頁，共84頁。爆破片三、適用場合1.工作介質(zhì)為不潔凈氣體的壓力容器.2.由于物料的化學(xué)反應(yīng)可能使壓力迅速上升的壓力容器.3.工作介質(zhì)為劇毒氣體的壓力容器.4.介質(zhì)為強腐蝕性介質(zhì)的壓力容器.第四十六頁第四十七頁，共84頁。爆破片——安全閥組合（一）并聯(lián)組合 爆破壓力不得大于設(shè)計壓力，安全閥響應(yīng)壓力略低于爆破壓力（二）串聯(lián)組合1、泄放量應(yīng)滿足要求2、爆破后的面積應(yīng)大于安全閥進口面積3、爆破碎片不能影響安全閥運行4、爆破片與安全閥之間應(yīng)加設(shè)壓力表、開孔、旋塞或其他報警裝置。第四十七頁第四十八頁，共84頁。爆破片的使用1、要定期檢查是否有腐蝕、變形2、定期更換，即使沒有破裂（嚴苛條件下一年一次，一般狀況下2至3年）3、檢查后排管是否通暢，有無腐蝕，以及碎片攔截裝置。4、爆破片有正反方向，注意不能裝反了第四十八頁第四十九頁，共84頁。必須更換爆破片的情況1、超過規(guī)定的使用期限2、方向安裝錯誤3、標(biāo)定的工作參數(shù)與要求不符4、發(fā)現(xiàn)超壓而未爆破的5、當(dāng)與安全閥串聯(lián)使用時，爆破片和安全閥之間有壓力或者截止閥打開后有氣體漏出6、爆破片裝置泄漏的第四十九頁第五十頁，共84頁。壓力表壓力表是一種測量壓力大小的儀表。第五十頁第五十一頁，共84頁。壓力表一、壓力表的選用 1.選用的壓力表必須與容器內(nèi)的介質(zhì)相適應(yīng).2.低壓容器使用的壓力表精度不應(yīng)低于2.5級;中壓及高壓容器使用的壓力表精度不應(yīng)低于1.6級.3.壓力表刻度極限值應(yīng)為最高工作壓力的1.5-3倍,表盤直徑不應(yīng)小于100mm.第五十一頁第五十二頁，共84頁。壓力表二、壓力表的校驗和維護壓力表的校驗和維護應(yīng)符合國家計量部門的有關(guān)規(guī)定.壓力表安裝前應(yīng)進行校驗,在刻度盤上刻出指示最高工作壓力的紅線,注明下次校驗日期.壓力表檢驗后應(yīng)加鉛封.根據(jù)壓力表的檢定規(guī)程規(guī)程，一般每半年檢驗一次。第五十二頁第五十三頁，共84頁。壓力表三、壓力表的安裝要求1.壓力表的裝設(shè)位置應(yīng)便于操作人員觀察和清洗,且應(yīng)避免受到輻射熱、凍結(jié)或震動的不利影響.2.壓力表與壓力容器之間應(yīng)裝設(shè)三通旋塞或針形閥;三通旋塞或針形閥上應(yīng)有開啟標(biāo)記和鎖緊裝置;壓力表與壓力容器之間不得連接其他用途的任何配件或接管.第五十三頁第五十四頁，共84頁。壓力表三、壓力表的安裝要求3.用于水蒸汽介質(zhì)的壓力表,在壓力表和壓力容器之間應(yīng)裝有存水彎頭.4.用于具有腐蝕性或高黏度介質(zhì)的壓力表,在壓力表與壓力容器之間應(yīng)裝設(shè)能隔離介質(zhì)的緩沖裝置.第五十四頁第五十五頁，共84頁。壓力表四、需要更換的情況1.有限止釘?shù)膲毫Ρ?在無壓力時,指針不能回到限止釘處;無限止釘?shù)膲毫Ρ?指針距零位置的數(shù)值超過壓力表的允許誤差.2.表盤封面玻璃破裂或表盤刻度模糊不清.3.封印損壞或超過校驗有效期.4.表內(nèi)彈簧管泄露或壓力表指針?biāo)蓜?5.指針斷裂或外殼腐蝕嚴重.6.其他影響壓力表準(zhǔn)確指示的缺陷.第五十五頁第五十六頁，共84頁。壓力表五、壓力表的維護1.壓力表應(yīng)保持潔凈,表盤上的玻璃要明亮清晰,使指針指示能清晰易見,表盤玻璃破碎或刻度模糊應(yīng)停止使用.2.壓力表的連接管要定期吹洗,以免堵塞.要經(jīng)常檢查壓力表的指針的轉(zhuǎn)動和波動是否正常,檢查連接管上的旋塞是否處于全開狀態(tài).3.壓力表須定期校驗.校驗完畢應(yīng)認真填寫校驗記錄和校驗合格證并加鉛封.第五十六頁第五十七頁，共84頁。液位計作用：用來測量液位的計量儀表。一、主要型式 1、玻璃管式 2、玻璃板式 3、浮球式 4、旋轉(zhuǎn)管式 5、滑管式第五十七頁第五十八頁，共84頁。液位計二、選用要求1.應(yīng)根據(jù)壓力容器的介質(zhì)、最高工作壓力和溫度正確選用.2.在安裝使用前,低中壓容器用液面計,應(yīng)進行1.5倍液面公稱壓力的液壓試驗;對高壓容器用的液面計,應(yīng)進行1.25倍液面公稱壓力的液壓試驗.3.盛裝零度以下介質(zhì)的壓力容器,應(yīng)選用防霜液面計.第五十八頁第五十九頁，共84頁。液位計二、選用要求4.寒冷地區(qū)室外使用的液面計應(yīng)選用夾套型或保溫型.5.用于易燃、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)的液化氣體壓力容器上，應(yīng)有防止泄露保護裝置.6.要求液面指示平穩(wěn)的,不應(yīng)采用浮子(標(biāo))式液面計.7.移動式壓力容器不得使用玻璃板式液面計.第五十九頁第六十頁，共84頁。液位計三、安裝和維護管理 1、安裝：液面計應(yīng)安裝在便于觀察的位置.大型壓力容器還應(yīng)該有集中控制的設(shè)施和報警裝置.液面計上最高和最低安裝液位應(yīng)作出明顯的標(biāo)識.第六十頁第六十一頁，共84頁。液位計三、安裝和維護管理 2、維護管理：壓力容器運行操作人員應(yīng)加強對液面計的維護管理,保持完好和清晰.使用單位應(yīng)對液面計實行定期檢修制度,可根據(jù)具體情況規(guī)定檢修周期,但不應(yīng)超出壓力容器內(nèi)外部檢修周期

第六十一頁第六十二頁，共84頁。液位計四、必須更換的情況1.超過檢修周期.2.玻璃板(管)有裂紋,破碎.3.閥件固死.4.出現(xiàn)假液位.5.液面計指示模糊不清. 第六十二頁第六十三頁，共84頁。溫度計作用：用來測定壓力容器內(nèi)溫度的儀表。一、類型： 玻璃溫度計 壓力式溫度計 熱電偶溫度計第六十三頁第六十四頁，共84頁。溫度計二、安裝和使用1.應(yīng)選擇合適的測溫點,.其安裝要便于操作人員的觀察。2.溫度計的溫包應(yīng)放置要適當(dāng)。3.對于容器內(nèi)介質(zhì)溫度變化劇烈的情況,進行測溫應(yīng)考慮到滯后效應(yīng)。4.溫度計安裝在便于工作、不受碰撞、減少震動的地點。5.新安裝的溫度計應(yīng)經(jīng)國家計量部門檢定合格第六十四頁第六十五頁，共84頁。安全聯(lián)鎖裝置為防止快開門式壓力容器（消毒柜、硫化罐、氧艙等）出現(xiàn)卸壓未盡打開門（端蓋）或者